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1、山區(qū)變截面箱梁支架現(xiàn)澆施工方案研討橋隧工程有限公司京承項(xiàng)目 武幼波摘 要：交通部新理念京承項(xiàng)目中的應(yīng)用關(guān)鍵詞：新理念 京承項(xiàng)目 應(yīng)用 京承高速公路(三期)1K91+337.48主線橋?yàn)樽兘孛嫦淞簶颍鐝綖?0+70+50=170米，寬26米，墩高17.4米至27.9米；箱梁混凝土4400m3。1號(hào)墩與箱梁剛性固結(jié)，2號(hào)墩與箱梁活動(dòng)支座聯(lián)結(jié)。該橋處山區(qū)地形陡峭，地勢(shì)復(fù)雜，無(wú)施工便道，便道必須從0#臺(tái)或3#臺(tái)修建便道至谷底，縱坡極大，特別是第一跨，水平距離50米，高程相差近30米，給排架施工地基處理和砼澆筑材料運(yùn)輸造成極度困難。（如下圖）由于箱梁砼方量過(guò)大（單幅2200m3），受施工環(huán)境、便道的影2、響，單幅全斷面一次澆筑的砼運(yùn)輸組織極度困難，管理人員、施工人員會(huì)因極度疲勞而無(wú)法保證施工質(zhì)量。若采用全橋單幅整體分層（分層不分段）澆筑，受大方量砼的溫度應(yīng)力作用，勢(shì)必產(chǎn)生腹板、底板、頂板的橫向溫度裂縫，且因橋體過(guò)長(zhǎng)，在澆筑過(guò)程中勢(shì)必不斷移動(dòng)砼輸送泵車，影響時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，易產(chǎn)主較多的砼溫度冷縫，影響橋梁外觀。本橋采取“分段不分層”的施工方案，可有效解決上述問(wèn)題。即整體施工方案以“對(duì)稱、平衡”為原則考慮，在第二跨設(shè)置施工縫，先行全斷面澆筑一個(gè)墩上的“T”構(gòu)，再全斷面澆筑另一個(gè)墩上的“T”構(gòu)。施工縫處的鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼束均不斷開(kāi)。1 地基處理根據(jù)地形條件和工程周轉(zhuǎn)材料組織供應(yīng)情況，選用材料組織容易、供應(yīng)量3、大的成型碗扣支架作為基本類型。本橋梁跨越兩山之間的溝谷，地勢(shì)變化較大。為保證支架的整體穩(wěn)定性，用臺(tái)階方式來(lái)消除陡坡，第一跨地基采用門式支架，即以碗扣支架為支撐，工字鋼為過(guò)梁的門式支架形式設(shè)置，門式支架上搭設(shè)碗扣支架。第二、三跨采用開(kāi)挖（回填）臺(tái)階的方式消除陡坡，在臺(tái)階上搭設(shè)碗扣支架。1.1陡峭山勢(shì)地基處理由0#橋臺(tái)開(kāi)始，縱橋向（陡峭山勢(shì)范圍）為門式支架，門式支架基礎(chǔ)為片石砼條形基礎(chǔ)，砼條形基礎(chǔ)上搭設(shè)碗扣支架，支架上搭方木及縱橋向工字鋼，在工字鋼上搭設(shè)整體碗扣支架，工字鋼橫向間距與碗扣支架橫距相同。門式支架工字鋼上方及兩側(cè)橫向及水平方向均設(shè)加密剪刀撐，縱向水平桿將門洞立桿扣支架扣與兩側(cè)碗扣連接。4、1.2平緩地形地基處理現(xiàn)澆箱梁第二、第三跨地勢(shì)較第一跨平緩，采用開(kāi)挖（回填）臺(tái)階方式，在臺(tái)階上搭設(shè)碗扣支架。1.3地基防水臺(tái)階為回填形式的在其頂面澆筑砼，保證地基承載力，防止地基被雨水沖刷及浸泡。臺(tái)階兩側(cè)開(kāi)挖排水溝，保證雨水能夠順利排入溝谷。1.4橋墩處地基處理對(duì)于墩柱周圍由于施工承臺(tái)時(shí)的開(kāi)挖，降低了地基的承載力，而且這部分箱梁重量最大，地基處理時(shí)分層回填壓路機(jī)無(wú)法靠近墩柱壓實(shí)，采用小夯機(jī)夯實(shí)，填筑結(jié)束后上面澆筑砼，提高此范圍內(nèi)地基承載力，并防止雨水及養(yǎng)生水沿墩柱浸入地基。2 支架、模板設(shè)計(jì)2.1支架、模板總體設(shè)計(jì)：支架橫距、縱距為0.6或0.9米，橫桿采用0.6米、0.9米2種規(guī)格，立桿上配5、主龍骨方木及次龍骨，上滿鋪大板，面板為竹膠板。步距設(shè)計(jì)：由于墩柱上方縱向4米范圍內(nèi)箱梁高度最大，幾乎為實(shí)心砼，特將墩柱周圍支架6米范圍的步距為0.6米，提高立桿的承載力及支架的穩(wěn)定性。其余部分步距全部為1.2米。2.2剪刀撐設(shè)計(jì)由于橋墩較高，為保證高支架的穩(wěn)定及消除變截面箱梁砼施工帶來(lái)的水平推力，特采取設(shè)置縱向剪刀撐，橫向剪刀撐，水平剪刀撐，墩柱加強(qiáng)管箍，梁底加強(qiáng)斜撐等五項(xiàng)措施。3 支架預(yù)壓3.1預(yù)壓目的為了檢查基礎(chǔ)承載力，檢查支架剛度、強(qiáng)度以及整體穩(wěn)定性是否符合要求，消除現(xiàn)澆支架不可恢復(fù)的變形并測(cè)量其彈性變形量，以便在箱梁立模時(shí)預(yù)留，保證施工質(zhì)量，在澆筑箱梁前必須對(duì)現(xiàn)澆支架進(jìn)行預(yù)壓。3.2支6、架預(yù)壓設(shè)計(jì)在大板上進(jìn)行支架預(yù)壓，預(yù)壓結(jié)束后鋪竹膠板。支架預(yù)壓采用110-120%箱梁重量預(yù)壓，以消除支架體系的非彈性變形、地基沉降等。若用相當(dāng)于澆筑段箱梁重量的砂（土）袋。墩柱上方4米范圍內(nèi)由于箱梁高度為4.5米，砂（土）袋進(jìn)行預(yù)壓高度會(huì)達(dá)到6-7米，高度過(guò)高不安。所以采用鋼筋+砂袋預(yù)壓，可減小預(yù)壓堆載高度。現(xiàn)場(chǎng)鋼筋重量可用吊車稱重或根據(jù)鋼筋長(zhǎng)度及規(guī)格計(jì)算出。待非彈性變形穩(wěn)定后即撤除預(yù)壓，并在卸除預(yù)壓荷載時(shí)測(cè)出彈性變形值，繪出彈性變形曲線作為調(diào)整底模板標(biāo)高的依據(jù)。3.3加載方式及順序全橋共分為3次進(jìn)行預(yù)壓，首先預(yù)壓第三孔,然后預(yù)壓第二孔,最后預(yù)壓第一孔，需要2000方砂（土），500噸鋼筋。加7、載順序與澆筑順序一致，由墩柱頂部進(jìn)行加載，在墩柱一側(cè)5.9米范圍內(nèi)先放置2米高砂袋，再放置鋼筋。腹板處砂袋適當(dāng)加高，盡量模擬出與箱梁實(shí)際澆筑時(shí)相同的受力狀態(tài)。3.4測(cè)點(diǎn)布置為確定支架及地基非彈性變形值，對(duì)沉降進(jìn)行觀測(cè)，測(cè)點(diǎn)布置在底模板上側(cè)，縱橋向布置5排測(cè)點(diǎn)，分別在1/8L，1/4L，1/2L，3/4L，7/8L處設(shè)置，L為跨徑，每排3個(gè)測(cè)點(diǎn)，見(jiàn)預(yù)壓測(cè)點(diǎn)布置圖。圖1預(yù)壓時(shí)分階段進(jìn)行沉降值測(cè)量，利用最后一次觀測(cè)的數(shù)據(jù)和預(yù)壓前觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比得出支架及基礎(chǔ)的沉降量。分階段卸載時(shí)再對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，得出支架卸載后的回彈量。兩次測(cè)量值比較，得出彈性變形值。預(yù)壓時(shí)每孔支架之間不要完全連接，待預(yù)壓結(jié)束后連接相鄰8、支架。3.5預(yù)壓前預(yù)拱度設(shè)置根據(jù)梁的撓度和支架的變形所計(jì)算出來(lái)的預(yù)拱度之和，為預(yù)拱度的最高值，應(yīng)設(shè)置在梁的跨中點(diǎn)。其它各點(diǎn)的預(yù)拱度，應(yīng)以中間點(diǎn)為最高值，以梁的兩端為零，按拋物線進(jìn)行分配。預(yù)拱度主要考慮五部分：地基沉降；支架承受荷載的彈性變形；結(jié)構(gòu)物重力引起梁的撓度；接縫處非彈性變形；由于混凝土收縮和所產(chǎn)生的豎向撓度。在預(yù)壓前為底模安估算一個(gè)預(yù)拱度，預(yù)壓后再根據(jù)實(shí)測(cè)值進(jìn)行調(diào)整,預(yù)壓期根據(jù)沉降觀測(cè)而定。 在考慮彈性變形的情況下預(yù)拱度取以上值之和的預(yù)拱度。f拱XYyxL/2圖2根據(jù)二次拋物線分配方程y=4f拱x(L-x)/L2進(jìn)行分配。預(yù)壓后根據(jù)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)調(diào)整支架標(biāo)高。3.6預(yù)壓過(guò)程觀測(cè)開(kāi)始預(yù)壓后9、每隔6小時(shí)觀測(cè)一次，數(shù)據(jù)記錄詳盡。支架預(yù)壓的時(shí)間，要壓至沉降基本穩(wěn)定，當(dāng)12h地基累計(jì)沉降量小于1mm后，卸載。3.7卸載順序首先卸載鋼筋，然后將砂袋用吊車轉(zhuǎn)移到下一孔需要預(yù)壓的支架上,全部三孔預(yù)壓結(jié)束后將砂袋卸下。3.8預(yù)壓后預(yù)拱度設(shè)置預(yù)壓前標(biāo)高為A，預(yù)壓結(jié)束卸載前標(biāo)高為B，預(yù)壓卸載后標(biāo)高為C，可推出彈性變形值為C-B=D，箱梁底板澆筑前標(biāo)高為設(shè)計(jì)標(biāo)高+D+現(xiàn)澆箱梁設(shè)計(jì)預(yù)拱度（50米跨徑為3cm，70米跨徑為5cm）。4 模板、拉桿制作及安裝4.1芯模模板芯模采用竹膠板，豎向、橫向背愣為木枋，腹板采用拉桿加鋼管背楞，箱室內(nèi)用鋼管搭設(shè)小型排架，與模板撐緊，保證模板穩(wěn)固。墩柱兩側(cè)米范圍內(nèi)為保證背10、楞能更有效的提供支撐，將鋼管背楞換成H=12cm的槽鋼。4.2腹板拉桿布設(shè)腹板選用直徑16mm的拉桿，經(jīng)計(jì)算，拉桿布置縱橋向間距不超過(guò)1米，橫橋向間距不超過(guò)米。實(shí)際施工按間距1米設(shè)置。底板架立鋼筋采用直徑25mm的螺紋鋼，底板墊水泥墊塊后將架立鋼筋放上，與底板鋼筋焊接牢固。5 混凝土澆筑5.1施工縫設(shè)置考慮到此橋1#墩為固結(jié)，2#墩上有支座設(shè)置，因后澆“T”的溫度應(yīng)力大于先澆“T”構(gòu)的溫度應(yīng)力，決定先澆筑2#墩處的“T”構(gòu)，再澆筑1#墩的“T”構(gòu)。以適應(yīng)二次澆筑的砼溫度應(yīng)力影響。實(shí)際施工的方案為：施工縫設(shè)置在距2#墩23米處（約1/4位置）第一次澆筑東側(cè)73米，第二次澆注剩余97米。第一次澆筑11、前在斷開(kāi)位置設(shè)置堵頭模板，第二次澆注前采用人工將砼鑿毛。第一次澆筑“”構(gòu)，砼用量為950方左右；第二次澆筑“”構(gòu)，砼用量為1250方左右。第一“T”構(gòu)澆筑完成后24小時(shí)內(nèi)澆筑第二個(gè)“T”構(gòu)，全部澆筑完成后待砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求立即進(jìn)行鋼絞線張拉，第一次澆筑到張拉鋼絞線12天時(shí)間。堵頭模板安裝后，模板外側(cè)用短鋼筋橫橋向焊接在縱橋向鋼筋上固定模板，模板內(nèi)側(cè)用定位鋼筋焊接支撐，堵頭模板支撐牢固后用土工布將縫隙密封。如施工中水泥漿流出立即擦拭干凈。為保證澆筑線形，在斷開(kāi)處通縫設(shè)置2CM木條。5.2鋼絞線穿束 本橋預(yù)應(yīng)力鋼絞線外曲線腹板鋼絞線全長(zhǎng)175m，每道腹板16束，每束15根，采用內(nèi)徑為9cm的塑料12、波紋管。因波紋管道長(zhǎng)度長(zhǎng)，豎向高差大，并且在曲線處摩阻大，實(shí)際施工中以鋼絞線作為牽引繩，用裝載機(jī)牽引，鋼絞線與牽引索用焊接整束一次穿束的方案，用此方案穿束，15根一束長(zhǎng)175m的鋼束，僅用9分半鐘即可完成，大大縮短了穿束時(shí)間，節(jié)約了穿束成本。圖35.3現(xiàn)場(chǎng)澆筑場(chǎng)地、泵車位置第一次澆筑2#墩T構(gòu)，泵車在1、2、3澆筑點(diǎn)進(jìn)行澆筑，第二次澆注1#墩T構(gòu)，泵車在4、5、6澆筑點(diǎn)進(jìn)行澆筑。澆筑過(guò)程如果因泵車泵管長(zhǎng)度不夠，可以適當(dāng)調(diào)整泵車位置。如下圖：圖45.3混凝土質(zhì)量要求箱梁砼采用商品混凝土，配比已經(jīng)總監(jiān)辦審批合格，采取緩凝20小時(shí)，控制砼坍落度在202cm，控制砼擴(kuò)展度在553cm的措施保證現(xiàn)澆箱梁13、砼施工的質(zhì)量。5.4波紋管漏漿檢查在澆筑過(guò)程中用空壓機(jī)向波紋管內(nèi)沖入空氣，在波紋管另一端如果有空氣吹出說(shuō)明波紋管沒(méi)有被堵塞。如果沒(méi)有空氣吹出，人工逐根抽動(dòng)鋼絞線，保證鋼絞線可以順利抽動(dòng)。如果人工抽不動(dòng)鋼絞線可采用裝載機(jī)配合鋼絲繩拉動(dòng)鋼絞線。每2小時(shí)檢查鋼絞線檢查一次。5.5澆筑過(guò)程中的支架檢查澆筑過(guò)程中每2小時(shí)檢查一次支架的沉降和垂直度，具體方法是用水平儀檢查沉降值，用垂球檢查垂直度。檢查值不能大于預(yù)壓值，檢查人員將檢查結(jié)果報(bào)總工。由總工提出解決方案。實(shí)際施工中檢查值符合要求。5.6張拉控制及砼外觀張拉工序嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，設(shè)計(jì)沒(méi)有指明的，按照先縱后橫、對(duì)稱張拉的原則張拉，實(shí)際施工中,開(kāi)始14、澆筑到主梁張拉時(shí)間間隔11天，主梁張拉起拱3.5CM，梁體張拉回縮5.5CM。橋梁線形符合設(shè)計(jì)要求，梁體底板、腹板、面板未出現(xiàn)溫度裂縫，施工縫處無(wú)裂縫產(chǎn)生。6 施工總結(jié) 整個(gè)施工方案及砼澆筑過(guò)程中，應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)：消除陡峭山勢(shì)的門式支架的設(shè)置，門式支架與普通支架的聯(lián)接方式，門式支架基礎(chǔ)處理，剪刀撐的設(shè)置，借助已完成的墩柱克服變截面施工產(chǎn)生的水平推力，地基防水處理，支架預(yù)壓要完全模擬實(shí)際施工，腹板拉桿的設(shè)置，施工縫的設(shè)置位置，利用大型機(jī)械穿束超長(zhǎng)鋼束，有效的施工人員及機(jī)械設(shè)備組織，澆筑順序，過(guò)程中砼振搗，波紋管漏漿檢查，過(guò)程中沉降及位移觀測(cè)，張拉時(shí)間控制，張拉起拱值觀測(cè)，梁體回縮量測(cè)量，支架拆除步驟及安全控制。實(shí)踐證明，山區(qū)現(xiàn)澆變截面滿堂支架橋梁施工，采用門式支架消除陡峭地形；采取有效措施消除變截面施工中的水平推力；在不斷開(kāi)鋼束及連接鋼筋前提下，于1/4跨處設(shè)置施工縫；采取“分段不分層”全斷面一次澆筑的施工方案是可行的。